กลไกการสังเคราะห์ตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์

การวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับกลไกการก่อตัวและการเติบโตของตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์จะช่วยให้ผู้คนออกแบบและสังเคราะห์โครงสร้างโทโพโลยีของตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์ใหม่ได้ดีขึ้น ขยายเส้นทางใหม่สำหรับการสังเคราะห์วัสดุตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์ และพัฒนาคุณสมบัติใหม่และการใช้งานใหม่ของโมเลกุลซีโอไลต์ วัสดุตะแกรง แม้ว่าตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์ได้รับการพัฒนามาหลายปีแล้ว แต่ก็ยังไม่มีข้อสรุปที่แท้จริงเกี่ยวกับกลไกการสังเคราะห์ของมัน การศึกษากลไกการตกผลึกของตะแกรงโมเลกุลมีความสำคัญทางทฤษฎีอย่างมาก และยังมีความสำคัญเป็นแนวทางในทางปฏิบัติสำหรับการสังเคราะห์ตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์ใหม่ ในปัจจุบัน กลไกที่เป็นตัวแทนมากที่สุดคือกลไกการเปลี่ยนสถานะของแข็ง (กลไกการเปลี่ยนรูปไฮโดรเจลที่เป็นของแข็ง) กลไกการเปลี่ยนสถานะของเหลว (กลไกการขนส่งผ่านสื่อกลางโซลูชัน) และกลไกการเปลี่ยนเฟสแบบสองเฟส
กลไกการเปลี่ยนแปลงเฟสโซลิด
กลไกการเปลี่ยนสถานะของแข็งถูกเสนอครั้งแรกโดย Flanigen และ Breck และยังเป็นกลไกการตกผลึกของตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์ที่เสนอเร็วที่สุดอีกด้วย พวกเขาเชื่อว่า:
ในระหว่างกระบวนการตกผลึกทั้งหมดของตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์ จะมีเพียงเฟสของแข็งเจลเท่านั้นที่ถูกผลิตขึ้นภายใต้สภาวะไฮโดรเทอร์มอล จากนั้นโครงสร้างของโครงกระดูกอลูมิโนซิลิเกตจะถูกจัดเรียงใหม่โดยตรง ซึ่งนำไปสู่การเกิดนิวเคลียสและการเจริญเติบโตของผลึกของตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์ ในกระบวนการตกผลึกของตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์ ไม่มีการละลายของเฟสของแข็งเจลหรือการมีส่วนร่วมโดยตรงของเฟสของเหลวในการเกิดนิวเคลียสและการเจริญเติบโตของผลึกของตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์
ขั้นแรก หลังจากผสมวัตถุดิบต่างๆ ที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์แล้ว ซิลิเกตและอะลูมิเนตชนิดหลักจะเกิดปฏิกิริยาพอลิเมอร์เพื่อสร้างเจลอะลูมิโนซิลิเกตเริ่มต้น ในเวลาเดียวกัน แม้ว่าจะมีการผลิตเฟสของเหลวระหว่างเจลด้วย แต่เฟสของเหลวไม่ได้มีส่วนร่วมในกระบวนการตกผลึกและการเกิดนิวเคลียส ประการที่สอง เจลอะลูมิโนซิลิเกตเริ่มแรกที่เกิดขึ้นจะถูกสลายโพลีเมอร์อย่างต่อเนื่องและจัดเรียงใหม่ภายใต้การกระทำของ OH- ไอออน ดังนั้นจึงสร้างหน่วยโครงสร้างหลักที่จำเป็นสำหรับการตกผลึกของซีโอไลต์บางชนิด ในที่สุด หน่วยโครงสร้างหลักเหล่านี้จะถูกจัดเรียงใหม่เพิ่มเติมรอบๆ ไอออนบวกไฮเดรตเพื่อสร้างรูปทรงหลายเหลี่ยม ซึ่งจะถูกรวมตัวเพิ่มเติม เชื่อมต่อ และก่อตัวเป็นผลึกตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์
ในทศวรรษ 1970 นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ Mcnicol และคณะ ใช้สเปกโทรสโกปีระดับโมเลกุลเพื่อติดตามกระบวนการตกผลึกทั้งหมดของตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์ LTA ดังนั้นจึงให้หลักฐานการทดลองที่เพียงพอสำหรับกลไกการเปลี่ยนสถานะของแข็ง ในทศวรรษ 1990 วิธีการสังเคราะห์ที่เสนอของการแปลงเจลแห้งยังได้เพิ่มตัวอย่างให้กับกลไกการเปลี่ยนสถานะของแข็งด้วย นอกจากนี้ วิธีการสังเคราะห์แบบไร้ตัวทำละลายแบบโซลิดเฟสที่นำเสนอซึ่งพัฒนาขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ยังให้หลักฐานที่เกี่ยวข้องสำหรับกลไกการเปลี่ยนเฟสแบบโซลิดในระดับหนึ่ง